新特提斯洋的俯冲与随后的阿拉伯-欧亚陆陆碰撞，导致伊朗高原新生代火山活动和火山岩广泛发育 (图1)。例如，伊朗高原南部的Urumieh Dokhtar 岩浆弧 (UDMA)、北部的Alborz岩浆带、东南部的Makran岩浆弧和东部的Lut岩浆带等 (图1b)。UDMA位于阿拉伯板块俯冲前缘，不仅发现与新特提斯洋的俯冲相关的早新生代岩浆活动，而且广泛分布可能与俯冲回退引发的软流圈上涌、俯冲倾角变化、深部板块断裂、或者地壳增厚熔融等多种模式相关的晚新生代岩浆作用。Alborz岩浆作用主要来自俯冲和弧后扩张环境中岩石圈的部分熔融，可能受到地幔和地壳热源的双重影响。Makran增生区受到阿拉伯海洋板块北向俯冲的控制，在俯冲前缘形成弧岩浆带及年轻的弧火山，地表火山向北东方向逐渐变得年轻。南北走向的Lut地块发育弥散状分布的火山岩，其岩浆活动是来自Lut-阿富汗地体碰撞导致的岩石圈拆沉，还是由于古Sistan大洋岩石圈西向俯冲引发的热上涌，仍无定论。岩浆活动在空间上连接深部俯冲与地表火山，在时间上具有穿时性，可用于理解高原演化的地球动力学过程。因此，伊朗高原广泛的火山岩分布，其深部热源和岩浆作用机制一直为地学研究前沿并存在广泛争议。对岩浆活动的研究，通常采用地球化学方法测定地表火山岩的年龄及化学组分，结合大尺度的地球物理观测判断其深部来源。然而，对软流圈地幔与地表之间岩浆运移过程的直接观测非常困难。因此，深部构造演化引起的热上涌如何突破岩石圈形成复杂多样的地表火山，这一问题使得地壳尺度热结构的探测成为了解岩浆热赋存状态和运移过程的关键。地震Lg波主要在地壳内传播，其振幅衰减对地壳中的温度和部分熔融非常敏感。因此，利用Lg波振幅衰减测量地壳的品质因子Q值能够圈定地壳内的热分布，从而对上述科学问题提供约束。
图1 (a) 伊朗高原及周边地区地形图，地震台站和地震事件分别表示为三角形和白色十字；(b) 伊朗高原内部新生代岩浆活动分布。CS=里海；PG=波斯湾；OS=阿曼海；LC=小高加索山脉；Ta= Talesh山脉；Az=Alborz山脉；KD= Kopet-Dogh山脉；CI=伊朗中部盆地；Lut=Lut地块；UDMA=Urumieh Dokhtar岩浆弧；ZFTB=扎格罗斯褶皱带；Ma=Makran俯冲区
中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室地震学学科组的博士研究生杨庚、导师赵连锋研究员、岩石圈演化国家重点实验室岩石圈演化动力学学科组陈凌研究员、美国加州大学圣克鲁兹分校的谢小碧研究员与其他合作者一起，基于“中-伊伊朗高原地质地球物理综合探测(CIGSIP)”计划多期密集流动地震台阵观测数据，并联合其他区域台网数据，构建了宽频带、高分辨率 (1°×1°) Lg波衰减模型 (图2a)，获得了伊朗高原及周边地区的地壳热结构信息。
图2 (a) 伊朗高原及周边地区地壳Lg波衰减模型；(b) UDMA地区Lg波衰减特征，顶部地图展示了白垩纪蛇绿岩带和新生代火山岩露头的分布，中部展示了Lg波衰减特征横向变化，强衰减异常集中在UDMA的西北和东南段，下方展示了3条频率-衰减剖面
结果表明，较强的Lg波衰减所揭示的地壳热异常与岩浆活动带具有良好的对应关系。在UDMA的西北和东南段下方地壳较热 (图2b)，与地球化学测定的年轻的火山活动对应 (图3)，与速度成像揭示的深部板块拆离位置吻合。因此，UDMA中新世-第四纪岩浆活动可能与板块拆离引起的地幔上涌有关。Alborz 岩浆带下方地壳Lg波强烈衰减，说明存在地壳热源。Makran西部的强衰减异常成北东向展布，与该地区火山迁移的方向吻合，这很可能与俯冲板片形态由西向东逐渐变化有关。最大规模的Bazman火山表现为最强烈的低Q异常。伊朗高原东北部，Lut地块弥散状岩浆活动与地壳内的强衰减特征吻合，这可能与潜在北向软流圈流所驱动的地幔岩浆聚集有关 (Gao et al., 2023; Wu et al., 2021)。综上，根据地壳Lg波衰减，约束了伊朗高原地壳热分布，并由此推测了伊朗高原新生代岩浆活动的深部机制 (图4)。
图3 UDMA火山岩年龄与Lg波衰减特征对比图。(a) UDMA火山岩年龄分布 (修改自Chiu et al., 2013)，圆圈和三角形分别代表火山岩和侵入岩，实线表示Lg波衰减曲线，高QLg显示为蓝色，低QLg显示为红色；(b) UDMA附近地壳Lg波衰减地图
图4 伊朗高原新生代岩浆活动可能的动力学机制模型
研究成果发表在国际地学学术期刊JGR-Solid Earth (杨庚，陈凌, 赵连锋*，谢小碧, 姚振兴. (2023). Crustal Lg attenuation beneath the Iranian Plateau: Implications for Cenozoic magmatism related to slab subduction, slab break off, and mantle flow[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 128: e2022JB025664. DOI: 10.1029/2022JB025664)。本研究受到国家自然科学基金（91855207, 41630210, U2139206, 41974054, 41974061）的资助。
